KR100991164B1 - Plasma processing apparatus - Google Patents

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테츠야 니시즈카
토시히사 노자와
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 천장부가 개구되어 내부가 진공 배기 가능하게 이루어진 처리 용기와, 피처리체를 재치하기 위해 상기 처리 용기 내에 설치된 재치대와, 상기 천장부의 개구에 기밀하게 장착되어 마이크로파를 투과하는 유전체로 이루어진 천판과, 상기 천판의 상면에 설치되어 마이크로파를 상기 처리 용기 내로 도입하기 위한 평면 안테나 부재와, 상기 평면 안테나 부재의 중심부에 접속된 중심 도체를 갖는 마이크로파 공급을 위한 동축 도파관을 구비한 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 중심 도체와 상기 평면 안테나 부재의 중심부와 상기 천판의 중심부를 관통하도록 가스 통로가 형성되어 있고, 상기 천판의 중심 영역의 상면측에, 해당 천판의 중심부의 전계 강도를 감쇠시키기 위한 전계 감쇠용 오목부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치이다.The present invention is made up of a processing container in which a ceiling is opened to enable vacuum evacuation, a mounting table provided in the processing container for placing a target object, and a dielectric that is airtightly mounted in the opening of the ceiling to transmit microwaves. And a coaxial waveguide for microwave supply having a top plate, a planar antenna member provided on an upper surface of the top plate to introduce microwaves into the processing vessel, and a center conductor connected to a central portion of the planar antenna member. The gas passage is formed so as to pass through the center conductor, the center of the planar antenna member, and the center of the top plate, and an electric field attenuation for attenuating the electric field strength of the center of the top plate on the upper surface side of the center region of the top plate. The plastic which is characterized in that the recessed part is provided Do a processing device.

Description

플라즈마 처리 장치 {PLASMA PROCESSING APPARATUS}Plasma Processing Equipment {PLASMA PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 반도체 웨이퍼 등에 대해서, 마이크로파에 의해 발생되는 플라즈마를 작용시켜 처리를 실시할 때에 사용되는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus used for processing a semiconductor wafer or the like by applying a plasma generated by microwaves.

최근, 반도체 제품의 고밀도화 및 고미세화에 따라, 반도체 제품의 제조 공정에 있어서 성막, 에칭, 애싱 등의 처리를 위해 플라즈마 처리 장치가 사용되고 있다. 특히, 0.1 mTorr(13.3 mPa) ~ 수 10 mTorr(수 Pa) 정도의 비교적 압력이 낮은 고(高)진공 상태에서도 안정되게 플라즈마를 발생시킬 수 있다는 점으로부터, 마이크로파를 이용하여 고밀도 플라즈마를 발생시키는 마이크로파 플라즈마 장치가 사용되는 경향이 있다.BACKGROUND ART In recent years, with the increase in density and fineness of semiconductor products, plasma processing apparatuses have been used for processing such as film formation, etching, and ashing in the manufacturing process of semiconductor products. Particularly, since the plasma can be stably generated even in a high vacuum state having a relatively low pressure of 0.1 mTorr (13.3 mPa) to several 10 mTorr (several Pa), microwaves are used to generate high-density plasma using microwaves. Plasma devices tend to be used.

이러한 플라즈마 처리 장치는, 일본 특허 공개 평3-191073호 공보, 일본 특허 공개 평5-343334호 공보, 일본 특허 공개 평9-181052호 공보, 일본 특허 공개 2003-332326호 공보 등에 개시되어 있다. 여기서, 마이크로파를 이용한 일반적인 마이크로파 플라즈마 처리 장치를, 도 8을 참조하여 개략적으로 설명한다. 도 8은, 종래의 일반적인 마이크로파 플라즈마 처리 장치를 도시한 개략적인 구성도이다.Such a plasma processing apparatus is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-191073, Japanese Patent Laid-Open No. 5-343334, Japanese Patent Laid-Open No. 9-181052, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-332326, and the like. Here, a general microwave plasma processing apparatus using microwaves will be schematically described with reference to FIG. 8. 8 is a schematic configuration diagram showing a conventional general microwave plasma processing apparatus.

도 8에 도시한 바와 같이, 이 플라즈마 처리 장치(202)는, 진공 배기가 가능하도록 이루어진 처리 용기(204)와, 처리 용기(204) 내에 설치된 반도체 웨이퍼(W) 를 재치하는 재치대(206)를 구비하고 있다. 재치대(206)에 대향하는 천장부에는, 마이크로파를 투과하는 원판 형상의 질화 알루미늄 또는 석영 등으로 이루어진 천판(208)이 기밀하게 설치되어 있다. 그리고, 처리 용기(204)의 측벽에는 처리 용기(204) 내로 소정의 가스를 도입하기 위한 가스 노즐(209)이 설치되어 있다.As shown in FIG. 8, the plasma processing apparatus 202 includes a processing container 204 configured to enable vacuum evacuation, and a mounting table 206 on which the semiconductor wafer W provided in the processing container 204 is placed. Equipped with. On the ceiling facing the mounting table 206, a top plate 208 made of disc-shaped aluminum nitride or quartz, which transmits microwaves, is hermetically installed. The gas nozzle 209 for introducing a predetermined gas into the processing container 204 is provided on the sidewall of the processing container 204.

천판(208)의 상면 내지 상방에는, 두께 수 mm 정도의 원판 형상의 평면 안테나 부재(210)가 설치되어 있다. 평면 안테나 부재(210)의 반경 방향에서의 마이크로파의 파장을 단축시키기 위해, 예를 들면 유전체로 이루어진 지파재(212)가 평면 안테나 부재(210)의 상면 내지 상방에 설치되어 있다.On the upper surface or the upper surface of the top plate 208, a disk-shaped flat antenna member 210 having a thickness of about several mm is provided. In order to shorten the wavelength of the microwave in the radial direction of the planar antenna member 210, for example, a slow wave material 212 made of a dielectric material is provided on the upper surface or above the planar antenna member 210.

평면 안테나 부재(210)에는 다수의, 예를 들면 긴 홈 형상의 관통 홀로 이루어진 마이크로파 방사 홀(214)이 형성되어 있다. 이 마이크로파 방사 홀(214)은, 일반적으로는 동심원 형상으로 배치되거나, 또는 나선 형상으로 배치되어 있다. 또한, 평면 안테나 부재(210)의 중심부에는 동축 도파관(216)의 중심 도체(218)가 접속되어, 마이크로파 발생기(220)에 의해 발생된, 예를 들면 2.45 GHz의 마이크로파가 모드 변환기(222)에 의해 소정의 진동 모드로 변환된 후에 유도되도록 되어 있다. 이에 의해, 마이크로파는 안테나 부재(210)의 반경 방향으로 방사 형상으로 전파되면서 평면 안테나 부재(210)에 설치된 마이크로파 방사 홀(214)로부터 방출되고, 천판(208)을 투과하여 처리 용기(204)의 내부로 도입된다. 이 마이크로파에 의해 처리 용기(204) 내의 처리 공간(S)에 플라즈마가 발생되어, 재치대(206) 상의 반도체 웨이퍼(W)에 에칭 또는 성막 등의 소정의 플라즈마 처리가 실시될 수 있다. The planar antenna member 210 is formed with a plurality of microwave radiation holes 214 formed of, for example, long groove-shaped through holes. This microwave radiation hole 214 is arrange | positioned generally concentrically, or is arrange | positioned at spiral shape. In addition, the center conductor 218 of the coaxial waveguide 216 is connected to the central portion of the planar antenna member 210, and microwaves generated by the microwave generator 220, for example, 2.45 GHz, are applied to the mode converter 222. Is converted to a predetermined vibration mode and then guided. As a result, the microwaves are radiated from the microwave radiation holes 214 provided in the planar antenna member 210 while radiating in the radial direction of the antenna member 210, and pass through the top plate 208 to allow the microwaves to pass through the processing container 204. It is introduced inside. Plasma is generated in the processing space S in the processing container 204 by this microwave, and predetermined plasma processing such as etching or film formation can be performed on the semiconductor wafer W on the mounting table 206.

그런데, 상기 플라즈마 처리가 실시될 경우에는, 웨이퍼면 내에 균일하게 처 리가 실시될 필요가 있다. 그러나, 플라즈마 처리에 필요한 처리 가스는 처리 용기(204)의 측벽에 설치된 가스 노즐(209)로부터 공급된다. 따라서, 가스 노즐(209)의 출구 근방의 영역과 웨이퍼(W)의 중심 영역에서는, 확산되는 처리 가스가 플라즈마에 노출되는 시간이 상이해지므로, 가스의 해리도가 상이하게 된다. 이 점에 기인하여, 웨이퍼면 내에서의 플라즈마 처리(구체적으로는, 에칭 레이트 또는 성막 시의 막 두께)가 면 내 불균일한 상태가 된다. 이 현상은, 특히 웨이퍼 사이즈가, 예를 들면 8 에서 12 인치로 커짐에 따라 특히 현저하게 나타나는 경향이 있다.By the way, when the plasma treatment is performed, it is necessary to be uniformly processed in the wafer surface. However, the processing gas required for the plasma processing is supplied from the gas nozzle 209 provided on the side wall of the processing container 204. Therefore, in the region near the outlet of the gas nozzle 209 and the center region of the wafer W, the time for which the diffused processing gas is exposed to the plasma is different, so that the degree of dissociation of the gas is different. Due to this point, the plasma processing (specifically, the etching rate or the film thickness at the time of film formation) in the wafer surface becomes in-plane uneven state. This phenomenon tends to be particularly remarkable, especially as the wafer size increases, for example from 8 to 12 inches.

이 점에 대하여, 예를 들면 일본 특허 공개 2003-332326호 공보에는, 동축 도파관(216)의 중심을 통과하는 봉 형상의 중심 도체(218)를 속이 빈 공동(空洞) 상태로 하여 그 내부에 가스 유로(流路)를 설치하고, 또한 천판(208)을 관통하는 가스 유로를 설치하여, 이들 양 가스 유로를 연통(접속)하는 것이 기재되어 있다. 이 경우, 처리 가스는 처리 공간(S)의 중심부로 직접적으로 도입된다.In this regard, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-332326 discloses a rod-shaped center conductor 218 passing through the center of the coaxial waveguide 216 in a hollow cavity, and a gas inside thereof. It is described that a flow path is provided, and a gas flow path penetrating the top plate 208 is provided to communicate (connect) these gas flow paths. In this case, the processing gas is directly introduced into the center of the processing space S.

그러나, 이 경우, 천판(208)의 중앙부에 형성된 가스 유로의 내부에서의 전계 강도가 어느 정도 증가되므로, 처리 가스의 출구 근방의 가스 유로 내에서 플라즈마 이상 방전이 발생되는 경우가 있다. 이러한 플라즈마 이상 방전은 천판(208)의 중앙부를 과도하게 가열하여 천판(208)을 파손시킬 우려가 있다.However, in this case, since the electric field strength in the gas flow path formed in the center part of the top plate 208 increases to some extent, a plasma abnormal discharge may generate | occur | produce in the gas flow path near the exit of process gas. Such a plasma abnormal discharge may cause excessive heating of the central portion of the top plate 208 to damage the top plate 208.

또한, 이 경우, 천판(208) 자체에, 그 주변부로부터 그 중심부까지 연장되는 가스 유로를 형성하는 것도 생각할 수 있다. 그러나 이 경우에도, 가스 유로 내의 전계 강도가 증가하게 되므로, 상술한 플라즈마 이상 방전이 발생될 우려가 있다.In this case, it is also conceivable to form a gas flow path extending from the peripheral portion to the central portion of the top plate 208 itself. However, even in this case, since the electric field strength in the gas flow path increases, there is a fear that the above-described plasma abnormal discharge occurs.

본건 발명자 등은, 플라즈마 처리 장치에서의 천판 중의 전계 분포에 대하여 집중 연구하였다. 그 결과, 천판의 중앙부 상면에 소정의 치수 형상의 오목부를 설치함으로써, 해당 오목부에서의 전계 강도를 감쇠시켜 저감시킬 수 있다는 점을 발견하여 본 발명을 도출하는데에 이르렀다. The present inventors concentrated on the electric field distribution in the top plate in the plasma processing apparatus. As a result, the present inventors have found that by providing a recess having a predetermined dimension on the upper surface of the central portion of the top plate, the electric field strength in the recess can be attenuated and reduced, leading to the present invention.

본 발명은, 이상의 내용과 같은 문제점에 착안하여, 이를 효과적으로 해결하기 위해 창안된 것이다. 본 발명의 목적은, 천판의 중심부의 전계 강도를 감쇠 또는 저감시켜, 가스 통로 내에 플라즈마 이상 방전이 발생되는 것을 억제할 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것에 있다.The present invention has been devised to solve the above problems and to effectively solve the above problems. An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus that can attenuate or reduce the electric field strength at the center of a top plate, and can suppress generation of plasma abnormal discharge in a gas passage.

본 발명은, 천장부가 개구되어 내부가 진공 배기 가능하게 이루어진 처리 용기와, 피처리체를 재치하기 위해 상기 처리 용기 내에 설치된 재치대와, 상기 천장부의 개구에 기밀하게 장착되어 마이크로파를 투과하는 유전체로 이루어진 천판과, 상기 천판의 상면에 설치되어 마이크로파를 상기 처리 용기 내로 도입하기 위한 평면 안테나 부재와, 상기 평면 안테나 부재의 중심부에 접속된 중심 도체를 갖는 마이크로파 공급을 위한 동축 도파관을 구비한 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 중심 도체와 상기 평면 안테나 부재의 중심부와 상기 천판의 중심부를 관통하도록 가스 통로가 형성되어 있고, 상기 천판의 중심 영역의 상면측에, 해당 천판의 중심부의 전계 강도를 감쇠시키기 위한 전계 감쇠용 오목부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치이다.The present invention is made up of a processing container in which a ceiling is opened to enable vacuum evacuation, a mounting table provided in the processing container for placing a target object, and a dielectric that is airtightly mounted in the opening of the ceiling to transmit microwaves. And a coaxial waveguide for microwave supply having a top plate, a planar antenna member provided on an upper surface of the top plate to introduce microwaves into the processing vessel, and a center conductor connected to a central portion of the planar antenna member. The gas passage is formed so as to pass through the center conductor, the center of the planar antenna member, and the center of the top plate, and an electric field attenuation for attenuating the electric field strength of the center of the top plate on the upper surface side of the center region of the top plate. The plastic which is characterized in that the recessed part is provided Do a processing device.

본 발명에 의하면, 천판의 중심 영역의 상면측에 가스 통로가 형성된 천판의 중심부의 전계 강도를 감쇠시키기 위한 전계 감쇠용 오목부가 설치되어 있으므로, 가스 통로 내에서 플라즈마 이상 방전이 발생되는 것을 억제할 수 있다. 그리고, 플라즈마 이상 방전을 억제할 수 있으므로, 천판이 부분적으로 과도하게 과열되지 않고, 천판이 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한 천판의 중심부로부터 가스가 공급되므로, 처리 공간에서 가스가 플라즈마에 노출되는 시간을 평균화할 수 있고, 그 결과, 가스의 해리 상태를 균일화할 수 있다.According to the present invention, since an electric field damping recess is provided on the upper surface side of the center region of the top plate to attenuate the electric field strength of the center of the top plate where the gas passage is formed, it is possible to suppress the occurrence of plasma abnormal discharge in the gas passage. have. In addition, since the plasma abnormal discharge can be suppressed, it is possible to prevent the top plate from being partially overheated and the top plate is damaged. In addition, since gas is supplied from the center of the top plate, the time at which the gas is exposed to the plasma in the processing space can be averaged, and as a result, the dissociation state of the gas can be made uniform.

예를 들면, 상기 천판의 중심부의 전계 강도는 실질적으로 제로가 될 때까지 감쇠된다.For example, the field strength at the center of the top plate is attenuated until substantially zero.

또한, 바람직하게는, 상기 평면 안테나 부재의 상면측에 상기 마이크로파의 파장을 단축시키기 위한 판 형상의 지파재(遲波材)가 설치된다.Preferably, a plate-shaped slow wave material for shortening the wavelength of the microwaves is provided on the upper surface side of the planar antenna member.

또한, 예를 들면, 상기 전계 감쇠용 오목부는 원통형으로 형성되어 있고, 해당 전계 감쇠용 오목부의 직경(D1)은 상기 마이크로파의 상기 지파재 중의 파장(λ)의 1/2의 정수배이고, 또한, 상기 전계 감쇠용 오목부의 깊이(H1)는 상기 파장(λ)의 1/4의 홀수배이다.Further, for example, the electric field damping concave portion is formed in a cylindrical shape, the diameter D1 of the electric field damping concave portion is an integer multiple of 1/2 of the wavelength? In the slow wave material of the microwave, The depth H1 of the concave portion for electric field attenuation is an odd multiple of 1/4 of the wavelength?.

또한, 바람직하게는, 상기 가스 통로의 가스 출구측에, 상기 처리 용기 내로 가스를 확산시키기 위한 다공질 부재가 장착된다. 이 경우, 처리 용기 내로 가스를 확산시켜 도입할 수 있다. 또한, 처리 용기 내의 플라즈마가 가스 통로 내로 회전하며 들어가는 것을 방지할 수도 있다.Further, preferably, a porous member for diffusing gas into the processing container is mounted on the gas outlet side of the gas passage. In this case, the gas can be introduced by diffusing the gas into the processing container. It is also possible to prevent the plasma in the processing vessel from rotating into the gas passage.

또한, 예를 들면, 상기 중심 도체의 선단부(先端部)가 상기 평면 안테나 부재의 중심부를 관통하여 상기 천판의 상면까지 연장되어 있고, 상기 중심 도체의 선단부와 상기 천판의 상면의 사이에 씰 부재가 개재되어 설치되어 있다.Further, for example, a tip end of the center conductor extends through the center of the planar antenna member to the top surface of the top plate, and a seal member is provided between the tip end of the center conductor and the top surface of the top plate. It is installed intervening.

또한, 예를 들면, 상기 마이크로파의 주파수는 2.45 GHz이며, 상기 가스 통로의 직경은 적어도 16 mm이다.Also, for example, the frequency of the microwave is 2.45 GHz and the diameter of the gas passage is at least 16 mm.

또한, 바람직하게는, 상기 처리 용기의 측벽을 관통하여 설치된 가스 도입 노즐을 갖는 보조 가스 도입 수단이 설치된다. 이 경우, 보조 가스 도입 수단을 이용함으로써, 처리 공간에서의 가스의 해리 상태를 한층 균일화시킬 수 있다. Further, preferably, auxiliary gas introduction means having a gas introduction nozzle provided through the side wall of the processing container is provided. In this case, the dissociation state of the gas in a process space can be made more uniform by using auxiliary gas introduction means.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 도시한 구성도이다.1 is a block diagram showing a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는, 도 1에 도시된 플라즈마 처리 장치의 평면 안테나 부재를 도시한 평면도이다.FIG. 2 is a plan view showing the planar antenna member of the plasma processing apparatus shown in FIG. 1.

도 3은, 도 1에 도시된 플라즈마 처리 장치의 전계 감쇠용 오목부를 도시한 평면도이다.FIG. 3 is a plan view showing a concave portion for electric field attenuation of the plasma processing apparatus shown in FIG. 1.

도 4는, 도 1에 도시된 플라즈마 처리 장치의 전계 감쇠용 오목부를 도시한 부분 확대 단면도이다.4 is a partially enlarged cross-sectional view showing a concave portion for electric field attenuation of the plasma processing apparatus shown in FIG. 1.

도 5는, 도 1에 도시된 플라즈마 처리 장치의 동축 도파관을 도시한 확대 단면도이다.FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view illustrating the coaxial waveguide of the plasma processing apparatus shown in FIG. 1.

도 6은, 도 5의 A - A선 단면도이다.FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 5.

도 7A는, 종래의 천판에 대한 마이크로파의 전계 분포의 상태를 도시한 사진이다.7A is a photograph showing a state of electric field distribution of microwaves with respect to a conventional top plate.

도 7B는, 본 발명의 일 실시예에 따른 천판에 대한 마이크로파의 전계 분포 의 상태를 도시한 사진이다.7B is a photograph showing a state of electric field distribution of microwaves with respect to a top plate according to an embodiment of the present invention.

도 8은, 종래의 일반적인 플라즈마 처리 장치를 도시한 개략적인 구성도이다.8 is a schematic configuration diagram showing a conventional general plasma processing apparatus.

이하에, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 실시예를 첨부 도면에 기초하여 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the Example of the plasma processing apparatus which concerns on this invention is described in detail based on an accompanying drawing.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 도시한 구성도이다. 도 2는, 도 1에 도시된 플라즈마 처리 장치의 평면 안테나 부재를 도시한 평면도이다. 도 3은, 도 1에 도시된 플라즈마 처리 장치의 전계 감쇠용 오목부를 도시한 평면도이다. 도 4는, 도 1에 도시된 플라즈마 처리 장치의 전계 감쇠용 오목부를 도시한 부분 확대 단면도이다. 도 5는, 도 1에 도시된 플라즈마 처리 장치의 동축 도파관을 도시한 확대 단면도이다. 도 6은, 도 5의 A - A선 단면도이다.1 is a block diagram showing a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing the planar antenna member of the plasma processing apparatus shown in FIG. 1. FIG. 3 is a plan view showing a concave portion for electric field attenuation of the plasma processing apparatus shown in FIG. 1. 4 is a partially enlarged cross-sectional view showing a concave portion for electric field attenuation of the plasma processing apparatus shown in FIG. 1. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view illustrating the coaxial waveguide of the plasma processing apparatus shown in FIG. 1. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 5.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 플라즈마 처리 장치(플라즈마 에칭장치)(32)는, 전체가 통(筒體) 형상으로 성형된 처리 용기(34)를 갖추고 있다. 처리 용기(34)의 측벽 또는 저부는 알루미늄 등의 도체로 구성되어 접지되어 있다. 처리 용기(34)의 내부는 밀폐된 처리 공간(S)으로서 구성되고, 이 처리 공간(S) 내에 플라즈마가 형성되어 있다.As shown in FIG. 1, the plasma processing apparatus (plasma etching apparatus) 32 of this embodiment is equipped with the processing container 34 shape | molded in the cylinder shape as a whole. The side wall or bottom of the processing container 34 is made of a conductor such as aluminum and grounded. The inside of the processing container 34 is comprised as the closed processing space S, and the plasma is formed in this processing space S. FIG.

처리 용기(34) 내에는, 상면에 피처리체로서의 예를 들면 반도체 웨이퍼(W)를 재치하는 재치대(36)가 수용되어 있다. 재치대(36)는, 예를 들면 알루마이트 처리된 알루미늄 등으로 이루어진 평탄한 원판 형상으로 형성되어 있다. 재치대(36) 는 처리 용기(34)의 저부로부터 기립하는, 예를 들면 절연성 재료로 이루어진 지지 기둥(38)에 지지되어 있다.In the processing container 34, the mounting base 36 which mounts the semiconductor wafer W as a to-be-processed object is accommodated in the upper surface. The mounting base 36 is formed in the shape of a flat disk made of, for example, aluminum, for example, anodized aluminum. The mounting table 36 is supported by a support pillar 38 made of, for example, an insulating material standing up from the bottom of the processing container 34.

재치대(36)의 상면에는, 반도체 웨이퍼(W)를 유지하기 위한 정전 척 또는 클램프 기구(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 또한, 재치대(36)는, 예를 들면 13.56 MHz의 바이어스용 고주파 전원에 접속될 수 있다. 또한, 필요에 따라 재치대(36)의 내부에는 가열용 히터가 설치될 수 있다.On the upper surface of the mounting table 36, an electrostatic chuck or clamp mechanism (not shown) for holding the semiconductor wafer W is provided. In addition, the mounting base 36 can be connected to the high frequency power supply for bias of 13.56 MHz, for example. In addition, a heating heater may be installed in the mounting table 36 as needed.

처리 용기(34)의 측벽에는, 보조 가스 도입 수단(40)으로서, 처리 용기(34)내로 소정의 가스를 도입하기 위한 석영 파이프제의 가스 도입 노즐(40A)이 설치되어 있다. 이 각 노즐(40A)로부터, 필요에 따라 가스가 유량 제어되면서 공급될 수 있도록 이루어져 있다. 보조 가스 도입 수단(40)은 필요에 따라 설치된다. 복수의 노즐에 의해 복수 종류의 가스를 도입할 수 있도록 해도 좋다.On the side wall of the processing container 34, a gas introduction nozzle 40A made of quartz pipe for introducing a predetermined gas into the processing container 34 is provided as the auxiliary gas introduction means 40. From each nozzle 40A, it is comprised so that gas may be supplied, flow-controlled as needed. The auxiliary gas introduction means 40 is provided as needed. You may make it possible to introduce a plurality of kinds of gases by a plurality of nozzles.

또한, 처리 용기(34)의 측벽에는, 처리 용기(34)의 내부에 대해 웨이퍼를 반입 및 반출하기 위해 개폐되는 게이트 밸브(42)가 설치되어 있다. 또한, 처리 용기(34)의 저부에는 배기구(44)가 설치되어 있다. 배기구(44)에는 도시하지 않은 진공 펌프가 개재되어 접속된 배기로(46)가 접속되어 있다. 이에 의해, 필요에 따라 처리 용기(34) 내를 소정의 압력까지 진공 배기할 수 있도록 되어 있다.Moreover, the gate valve 42 which opens and closes in order to carry in and carry out a wafer with respect to the inside of the process container 34 is provided in the side wall of the process container 34. As shown in FIG. In addition, an exhaust port 44 is provided at the bottom of the processing container 34. The exhaust port 44 is connected to an exhaust path 46 connected via a vacuum pump (not shown). As a result, if necessary, the inside of the processing container 34 can be evacuated to a predetermined pressure.

또한, 처리 용기(34)의 천장부는 개구되어 있다(개구부를 갖추고 있다). 여기서, 마이크로파에 대해서는 투과성을 갖는 천판(48)이 O링 등의 씰 부재(50)를 개재하여 기밀하게 설치되어 있다. 천판(48)은, 예를 들면 석영 또는 세라믹재 등으로 이루어진다. 천판(48)의 두께는 내압성을 고려하여, 예를 들면 20 mm 정도로 설정된다.Moreover, the ceiling part of the processing container 34 is open (it has an opening part). Here, with respect to the microwaves, the top plate 48 having transparency is provided in an airtight manner through a seal member 50 such as an O-ring. The top plate 48 is made of, for example, quartz or ceramic material. The thickness of the top plate 48 is set at, for example, about 20 mm in consideration of the pressure resistance.

그리고, 천판(48)의 중앙부(중심 영역)의 상면측에, 원통형으로 오목하게 파여 이루어진 본 발명의 특징인 전계 감쇠용 오목부(52)가 형성되어 있다. 이 전계 감쇠용 오목부(52)의 구조의 상세에 대하여 후술한다. 또한, 원판 형상의 평면 안테나 부재(54)가 천판(48)의 상면에 접하여 설치되어 있다.In the upper surface side of the center part (center area) of the top plate 48, the electric field damping concave part 52 which is the feature of this invention formed in the recessed cylindrical shape is formed. Details of the structure of the electric field attenuation recess 52 will be described later. In addition, a disk-shaped planar antenna member 54 is provided in contact with the upper surface of the top plate 48.

평면 안테나 부재(54)는, 8 인치 사이즈의 웨이퍼에 대응하는 경우에는, 예를 들면 직경이 300 ~ 400 mm, 두께가 1 ~ 수 mm 정도의 전도성 재료로 구성된다. 보다 구체적으로는, 예를 들면 표면이 은 도금된 동판 또는 알루미늄판으로 구성될 수 있다. 평면 안테나 부재(54)에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 예를 들면 긴 홈 형상의 관통 홀로 이루어진 다수의 마이크로파 방사 홀(56)이 형성되어 있다. 마이크로파 방사 홀(56)의 배치 형태는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 동심원 형상, 나선 형상, 방사 형상 등으로 배치될 수 있다. 또는, 평면 안테나 부재 전면(全面)에 균일하게 되도록 분포될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시한 예에서는, 2 개의 마이크로파 방사 홀(56)을 약간 사이를 띄워 T 자형으로 배치하여 이루어지는 쌍을 중심부측에서 6 쌍 배치하고, 주변부측에서 24 쌍 배치함으로써, 전체적으로는 2 개의 동심원 형상의 배치를 실현하고 있다.When the planar antenna member 54 corresponds to an 8-inch size wafer, for example, the planar antenna member 54 is made of a conductive material having a diameter of 300 to 400 mm and a thickness of about 1 to several mm. More specifically, for example, the surface may be composed of silver plated copper plate or aluminum plate. As shown in Fig. 2, the planar antenna member 54 is provided with a plurality of microwave radiation holes 56 made of, for example, long groove-shaped through holes. The arrangement form of the microwave radiation hole 56 is not particularly limited. For example, they may be arranged in a concentric shape, a spiral shape, a radial shape, or the like. Or it may be distributed so as to be uniform on the entire surface of the planar antenna member. For example, in the example shown in FIG. 2, by arranging two microwave radiation holes 56 slightly spaced apart and arranged in a T-shape, 6 pairs are arranged in the center side and 24 pairs are arranged in the peripheral side, so as to make the whole Realizes the arrangement of two concentric shapes.

평면 안테나 부재(54)의 중심부에는 소정의 크기의 관통 홀(58)이 형성되어 있다. 후술하는 바와 같이, 이 관통 홀(58)을 거쳐 가스가 공급되도록 되어 있다.A through hole 58 having a predetermined size is formed in the center of the planar antenna member 54. As will be described later, the gas is supplied through the through hole 58.

도 1로 되돌아 와서, 평면 안테나 부재(54)에는 마이크로파 공급 수단(60)이 접속되어 있다. 평면 안테나 부재(54)는, 마이크로파 공급 수단(60)에 의해 공급되 는 마이크로파를 처리 공간(S)으로 도입하도록 되어 있다. 마이크로파 공급 수단(60)은 동축 도파관(62)을 갖추고 있다.Returning to FIG. 1, the microwave supply means 60 is connected to the planar antenna member 54. The planar antenna member 54 introduces the microwaves supplied by the microwave supply means 60 into the processing space S. FIG. The microwave supply means 60 has a coaxial waveguide 62.

또한, 평면 안테나 부재(54)의 상면측에는, 고유전율 특성을 갖는 판 형상의 지파재(64)가 설치되어 있다. 지파재(64)는 전파(傳播)되는 마이크로파의 파장을 단축하도록 되어 있다. 지파재(64)로서는, 예를 들면 석영 또는 질화 알루미늄 등을 이용할 수 있다.On the upper surface side of the planar antenna member 54, a plate-shaped slow wave material 64 having a high dielectric constant characteristic is provided. The slow wave material 64 is made to shorten the wavelength of the microwave which propagates. As the slow wave material 64, quartz, aluminum nitride, etc. can be used, for example.

지파재(64)의 상방 및 측방의 대략 전면(全面)은, 전도성의 속이 빈 원통 형상의 용기로 이루어진 도파함(66)에 의하여 덮혀져 있다. 평면 안테나 부재(54)는 도파함(66)의 저판(底板)으로서 구성되어 재치대(36)에 대향하고 있다.The substantially whole surface of the upper and side sides of the slow wave material 64 is covered by the waveguide 66 which consists of an electroconductive hollow cylindrical container. The planar antenna member 54 is configured as a bottom plate of the waveguide 66 and faces the mounting table 36.

도파함(66) 및 평면 안테나 부재(54)의 주변부는 모두 처리 용기(34)와 도통되어 접지되어 있다. 도파함(66)의 상면에 동축 도파관(62)의 외측 도체(70)가 접속되어 있다. 동축 도파관(62)은, 중심 도체(68)와 이 중심 도체(68)의 주위를 소정 간격씩 이격시켜 동축 형상으로 둘러싸도록 설치된, 예를 들면 단면이 원형인 통 형상의 외측 도체(70)로 이루어져 있다. 이들 중심 도체(68) 및 외측 도체(70)는, 예를 들면 스테인레스 스틸 또는 구리 등의 도체로 이루어진다. 도파함(66)의 상부의 중심에 동축 도파관(62)의 통 형상의 외측 도체(70)가 접속되고, 내부의 중심 도체(68)는 지파재(64)의 중심에 형성된 홀(72)을 통하여 평면 안테나 부재(54)의 중심부에 용접 등에 의해 접속되어 있다. 용접 등에 의해 접속부(74)가 형성되어 있다.The periphery of the waveguide 66 and the planar antenna member 54 are both electrically connected to the processing container 34 and grounded. The outer conductor 70 of the coaxial waveguide 62 is connected to the upper surface of the waveguide 66. The coaxial waveguide 62 is a cylindrical outer conductor 70 having a circular cross section, for example, provided to be spaced apart at a predetermined interval from the center conductor 68 and the center conductor 68 so as to surround the coaxial shape. consist of. These center conductors 68 and outer conductors 70 are made of a conductor such as stainless steel or copper, for example. The tubular outer conductor 70 of the coaxial waveguide 62 is connected to the center of the upper portion of the waveguide 66, and the inner center conductor 68 connects the hole 72 formed in the center of the wave member 64. It is connected to the center of the planar antenna member 54 by welding or the like. The connecting portion 74 is formed by welding or the like.

중심 도체(68)는, 또한 평면 안테나 부재(54)의 관통 홀(58)(도 4 참조)을 통과하여 하방으로 연장되어, 천판(48)의 상면측에 설치된 전계 감쇠용 오목부(52) 내에 도달하고, 중심 도체(68)의 하단부는, 그 직경이 확대되어 접속 플랜지(76)를 형성하고 있다. 그리고, 천판(48)의 전계 감쇠용 오목부(52)의 중심부에는, 하방의 처리 공간(S)으로 관통하는 관통 홀(78)(도 3도 참조)이 형성되어 있다. 이 관통 홀(78)의 주변부에, O링 등의 씰 부재(80)를 개재하여 중심 도체(68)의 접속 플랜지(76)가 기밀하게 접속되어 있다.The center conductor 68 further extends downward through the through-hole 58 (see FIG. 4) of the planar antenna member 54, and has an electric field attenuation recess 52 provided on the upper surface side of the top plate 48. It reaches inside, and the diameter of the lower end part of the center conductor 68 is expanded, and the connection flange 76 is formed. And the through-hole 78 (refer also FIG. 3) which penetrates into the process space S below is formed in the center part of the recess 52 for electric field damping of the top plate 48. As shown in FIG. The connecting flange 76 of the center conductor 68 is hermetically connected to the peripheral portion of the through hole 78 via a seal member 80 such as an O-ring.

동축 도파관(62)의 상부는, 모드 변환기(82) 및 매칭 회로(86)가 개재된 도파관(84)을 거쳐, 예를 들면 2.45 GHz의 마이크로파 발생기(88)에 접속되어 있다. 이에 의해, 평면 안테나 부재(54)로 마이크로파를 전파할 수 있도록 되어 있다. 마이크로파의 주파수는 2.45 GHz에 한정되지 않고, 그 밖의 주파수, 예를 들면 8.35 GHz 등이어도 좋다. 여기서, 중심 도체(68)의 상단부는 모드 변환기(82)의 천장 구획벽에 접속되어 있다.The upper part of the coaxial waveguide 62 is connected to the microwave generator 88 of 2.45 GHz, for example, via the waveguide 84 with the mode converter 82 and the matching circuit 86 interposed therebetween. As a result, microwaves can be propagated to the planar antenna member 54. The frequency of the microwave is not limited to 2.45 GHz, but may be other frequencies, such as 8.35 GHz. Here, the upper end of the center conductor 68 is connected to the ceiling partition wall of the mode converter 82.

도파관(84)으로서는, 단면이 원형 또는 단면이 구형(矩形)인 도파관을 이용할 수 있다. 또한, 도파함(66)의 상부에, 도시하지 않은 천장 냉각 쟈켓을 설치해도 좋다. 그리고, 도파함(66) 내에 있어서, 평면 안테나 부재(54)의 상면측에 설치된 고유전율 특성을 갖는 지파재(64)는, 그 파장 단축 효과에 의해 마이크로파의 파장을 단축시킨다. 또한, 지파재(64)로서는, 예를 들면 석영 또는 질화 알루미늄 등을 이용할 수 있다.As the waveguide 84, a waveguide having a circular cross section or a spherical cross section can be used. In addition, you may provide the ceiling cooling jacket not shown in the upper part of the waveguide 66. In the waveguide 66, the slow wave material 64 having the high dielectric constant characteristic provided on the upper surface side of the planar antenna member 54 shortens the wavelength of the microwave by its wavelength shortening effect. In addition, as the slow wave material 64, quartz, aluminum nitride, etc. can be used, for example.

그리고, 가스 도입 수단(90)이 설치되어 있다. 구체적으로는, 가스 도입 수단(90)은 동축 도파관(62)의 중심 도체(68)와 천판(48)을 관통하도록 형성된 가스 통로(92)를 갖추고 있다. 가스 통로(92)는 중심 도체(68)에서는, 도 6에도 도시한 바와 같이, 중심 도체(68)를 공동 형상 또는 파이프 형상으로 성형함으로써, 중공로로서 형성되어 있다. 또한, 천판(48)에서는, 천판의 중심부에 형성된 관통 홀(78)이 가스 통로(92)의 일부를 형성하고 있다. 또한, 본 실시예에서는, 중심 도체(68)가 지파재(64)와 평면 안테나 부재(54)를 관통함으로써, 가스 통로(92)가 지파재(64)와 평면 안테나 부재(54)를 관통하고 있다.And the gas introduction means 90 is provided. Specifically, the gas introduction means 90 includes a gas passage 92 formed to penetrate the center conductor 68 and the top plate 48 of the coaxial waveguide 62. In the center conductor 68, the gas passage 92 is formed as a hollow furnace by molding the center conductor 68 into a cavity shape or a pipe shape, as shown in FIG. In the top plate 48, a through hole 78 formed in the center of the top plate forms a part of the gas passage 92. In addition, in the present embodiment, the center conductor 68 penetrates the slow wave 64 and the planar antenna member 54, so that the gas passage 92 penetrates the slow wave 64 and the planar antenna member 54. have.

한편, 중심 도체(68)의 상단부에 형성된 가스 입구(94)에 개폐 밸브(96) 또는 매스플로우 콘트롤러와 같은 유량 제어기(98) 등이 개재되어 설치된 가스 공급계(100)가 접속되어 있다. 이에 의해, 필요에 따라 원하는 가스가 유량 제어되면서 가스 통로(92)로 공급될 수 있도록 되어 있다. 또한, 가스 통로(92)의 가스 출구측인 천판(48)의 관통 홀(78)에는, 이곳으로부터 방출되는 가스를 확산시키기 위해 다공질 부재(102)가 장착되어 있다. 다공질 부재(102)로서는, 예를 들면 석영 포러스재 또는 알루미나 포러스재를 이용할 수 있다. 특히 천판(48)이 석영판으로 구성되어 있을 때에는, 열 팽창율이 대략 동일한 석영 포러스재를 이용함으로써 장착성을 향상시킬 수 있다. On the other hand, the gas supply system 100 provided with the gas inlet 94 formed in the upper end part of the center conductor 68 via the flow control valve 98, such as an on-off valve 96 or a mass flow controller, is interposed. Thereby, the desired gas can be supplied to the gas passage 92 while controlling the flow rate as necessary. In addition, the porous member 102 is attached to the through hole 78 of the top plate 48 on the gas outlet side of the gas passage 92 so as to diffuse the gas discharged therefrom. As the porous member 102, for example, a quartz porous material or an alumina porous material can be used. In particular, when the top plate 48 is made of a quartz plate, the mountability can be improved by using a quartz porous material having approximately the same thermal expansion coefficient.

여기서, 천판(48)에 설치된 전계 감쇠용 오목부(52)의 치수에 대하여 설명 한다. 전계 감쇠용 오목부(52)는, 천판(48)의 중심부에서의 전계 강도를 감쇠시키는 것이며, 조건에 따라서는 전계 강도를 대략 제로가 될 때까지 감쇠시키는 것이다. 그러기 위해서는, 하기 식 1 및 식 2에 도시한 바와 같이, 전계 감쇠용 오목부(52)의 직경(D1)은 마이크로파의 지파재(64) 중의 파장(λ)의 1/2의 정수배이며, 또한, 그 깊이(H1)는 파장(λ)의 1/4의 홀수배로 설정하는 것이 바람직하다(도 3 및 도 4 참조).Here, the dimension of the electric field damping recessed part 52 provided in the top plate 48 is demonstrated. The field attenuation recess 52 attenuates the electric field strength at the center of the top plate 48, and attenuates the electric field strength until it becomes approximately zero, depending on the conditions. To this end, as shown in the following equations 1 and 2, the diameter D1 of the electric field attenuation concave portion 52 is an integer multiple of 1/2 of the wavelength? In the microwave wave material 64, and The depth H1 is preferably set to an odd multiple of 1/4 of the wavelength lambda (see Figs. 3 and 4).

D1 = λ/2 × n ………식 1D1 = lambda / 2 x n... … … Equation 1

H1 = λ/4 × (2n - 1) ………식 2H1 = lambda / 4 x (2n-1)... … … Equation 2

(단, n은 양의 정수) (Where n is a positive integer)

즉, 도 4에 도시한 바와 같이, 전계 감쇠용 오목부(52)에는, 마이크로파의 반사파도 포함하여, 그 전체 둘레 방향 및 상하 방향으로부터 마이크로파가 전파된다. 여기서, 전체 둘레 방향으로부터 전파되는 마이크로파(Ex)에 관해서는, 상기 식 1을 만족시킴으로써, 서로 반대 방향의 마이크로파(Ex)가 상쇄된다. 또한, 상하 방향으로부터 전파되는 마이크로파(Ey)에 관해서는, 한 쪽이 반사파로 되어 있으므로, 상기 식 2를 만족시킴으로써, 서로 반대 방향의 마이크로파(Ey)가 상쇄된다. 그 결과, 해당 부분, 즉, 천판(48)의 중앙부에서의 전계 강도를 감쇠시킬 수가 있어, 예를 들면 대략 제로가 될 때까지 감쇠시킬 수도 있게 되는 것이다.That is, as shown in FIG. 4, the electric field attenuation concave portion 52 also includes microwave reflected waves, and microwaves are propagated from the entire circumferential direction and the vertical direction. Here, regarding the microwave Ex propagating from the entire circumferential direction, by satisfying the above expression 1, the microwaves Ex in the opposite directions cancel each other. In addition, with respect to the microwave Ey propagating from the up-down direction, since one side is a reflected wave, by satisfying the above expression 2, the microwaves Ey in opposite directions are canceled out. As a result, it is possible to attenuate the electric field strength at the portion, i.e., the central portion of the top plate 48, for example, until it becomes approximately zero.

이어서, 동축 도파관(62)의 구조에 대하여, 도 5 및 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.Next, the structure of the coaxial waveguide 62 will be described in more detail with reference to FIGS. 5 and 6.

본 실시예에서는, 모드 변환기(82)에서, 마이크로파 발생기(88)로 발생된 마이크로파의 진동 모드가 TE 모드로부터 TEM 모드로 변환되며, 또한, 마이크로파의 진행 방향이 90도로 휘어진다. 모드 변환기(82)의 외측 구획벽은, 구(矩) 형상의 상자 형태로서 형성되어 있다. 그리고, 동축 도파관(62)의 중심 도체(68)의 상단부인 기단부(基端部)가 상방측의 직경이 큰 원추 형상으로 성형된 접합부(104)로 되 어 있고, 모드 변환기(82)의 천장판인 구획벽(82A)에 대해 접합되어 있다. 이 원추 형상의 접합부(104)의 원추면의 경사 각도(θ)는, 도파관(84)측으로부터 진행되는 마이크로파의 진행 방향을 90도로 휘게하여 아래 방향으로 향하게 하기 위하여 45도로 설정되어 있다.In the present embodiment, in the mode converter 82, the vibration mode of the microwave generated by the microwave generator 88 is converted from the TE mode to the TEM mode, and the direction of the microwave is bent at 90 degrees. The outer partition wall of the mode converter 82 is formed as a spherical box. And the base end part which is the upper end part of the center conductor 68 of the coaxial waveguide 62 is the joining part 104 shape | molded in the conical shape of the diameter of the upper side, and the top plate of the mode converter 82 is carried out. It is joined to the phosphorus partition wall 82A. The inclination angle [theta] of the conical surface of the conical joint 104 is set at 45 degrees to deflect the traveling direction of the microwave traveling from the waveguide 84 side to 90 degrees and to point downward.

그리고, 동축 도파관(62)의 중심 도체(68)와 외측 도체(70)의 직경은, 종래 의 플라즈마 처리 장치의 경우와 비교하여, 마이크로파의 전파에 관한 기본적인 성능을 유지할 수 있는 범위에서, 모두 보다 크게 설정되어 있다. 그리고, 중심 도체(68)가 속이 빈(공동) 상태가 되어 형성된 가스 통로(92)의 내경(D2)이 제 1 소정치 이상으로 설정되어 있다. 여기서, 제 1 소정치는, 종래의 마이크로파 발생 장치의 중심 도체의 일반적인 굵기(외경)인 16 mm 정도이다. 즉, 내경(D2)은 16 mm 이상의 큰 값으로 설정된다.The diameters of the center conductor 68 and the outer conductor 70 of the coaxial waveguide 62 are all higher than those of the conventional plasma processing apparatus in a range capable of maintaining the basic performance regarding the propagation of microwaves. It is set large. The inner diameter D2 of the gas passage 92 formed by the central conductor 68 in the hollow (cavity) state is set to be equal to or greater than the first predetermined value. Here, a 1st predetermined value is about 16 mm which is a general thickness (outer diameter) of the center conductor of the conventional microwave generator. That is, the inner diameter D2 is set to a large value of 16 mm or more.

또한, 중심 도체(68) 및 외측 도체(70)의 각 두께는, 모두 적어도 2 mm 정도로 설정된다. 이보다 두께가 얇으면 마이크로파에 의한 가열의 원인이 된다.In addition, each thickness of the center conductor 68 and the outer conductor 70 is set to about at least 2 mm. If the thickness is thinner than this, microwaves cause heating.

여기서, 중심 도체(68) 또는 외측 도체(70)의 직경을 단순히 크게 설정하는 것만으로는, 마이크로파에 복수의 진동 모드가 혼재하거나, 또는 마이크로파의 반사 특성이 열화되는 등의 문제가 발생될 수 있다. 따라서, 이하에 설명하는 바와 같은 설계 기준을 만족시키는 것이 필요하다.Here, by simply setting the diameter of the center conductor 68 or the outer conductor 70 to be large, problems such as mixing of a plurality of vibration modes in the microwave or deterioration of the reflection characteristic of the microwave may occur. . Therefore, it is necessary to satisfy the design criteria as described below.

제 1 기준으로서는, 외측 도체(70)의 내경의 반경(r1)과, 중심 도체(68)의 외경의 반경(r2)과의 비(r1 / r2)가 제 2 소정치로 유지되며, 또한, 외측 도체(70)의 내경(D3)(= 2 × r1)이 제 3 소정치 이하로 되는 것이다.As a 1st reference | standard, ratio r1 / r2 of the radius r1 of the inner diameter of the outer conductor 70, and the radius r2 of the outer diameter of the center conductor 68 is maintained at a 2nd predetermined value, The inner diameter D3 (= 2 x r1) of the outer conductor 70 is equal to or less than the third predetermined value.

이 경우, 하기 식 3과 상기 비(r1 / r2)에 기초하여 구해지는 특성 임피던스(Zo)가, 예를 들면 40 ~ 60 Ω의 범위 내에 들어가는 것이 요구된다. 구체적으로는, 이러한 특성 임피던스 값을 만족시키는 제 2 소정치는, e2 /3 ~ e(e = 2.718…)의 범위 내의 일정 값이다.In this case, it is required that the characteristic impedance Zo calculated | required based on following formula 3 and the said ratio r1 / r2 falls in the range of 40-60 ohms, for example. Specifically, a constant value in the range of the second predetermined value, e 2/3 ~ e ( e = 2.718 ...) that satisfy this characteristic impedance value.

Zo = h / 2π·ln(r1 / r2) ………식 3Zo = h / 2? Ln (r1 / r2). … … Expression 3

h：전파 임피던스(전계와 자계의 비)h: Propagation impedance (ratio of electric field and magnetic field)

ln：자연 대수ln ： natural logarithm

(식 3에서, 40 ≤ Zo ≤60으로 하면, 비 r1 / r2의 범위가 정해진다.)(Equation 3, when 40 ≤ Zo ≤ 60, the range of the ratio r1 / r2 is determined.)

또한, 동축 선로에서의 특성 임피던스를 구하는 방법 및 TEM 모드에 한정된 마이크로파의 전파에 대해서는, 문헌 「마이크로파 공학」(모리키타 전기 공학 시리즈 3, 마이크로파 광학 ― 기초와 원리 ― 저자: 나카지마 마사미츠, 발행처： 모리키타 출판, 1998년 12월 18일 발행)의 「동축 선로」(67 - 70 페이지)에 상세하게 기재되어 있다. 따라서, 그 설명은 여기에서는 생략한다.In addition, about the method of obtaining the characteristic impedance in a coaxial line, and about the microwave propagation limited to the TEM mode, the document "Microwave Engineering" (Moritata Electrical Engineering Series 3, Microwave Optics-Basics and Principle-Author: Nakajima Masamitsu, Publisher: It is described in detail in Coaxial Track (pages 67-70) of the Morikita Publications, issued December 18, 1998. Therefore, the description is omitted here.

또한, 제 3 소정치로서는, 경험적인 안전 계수를 고려하여, 전파되는 마이크로파의 대기중의 파장(λO)의「0.59 - 0.1」(= 0.49) 파장이다. 여기서, 하기 식 4에 도시된 바와 같이, 상기 내경(D3)은 0.49 × λO 이하의 값이 되도록 설정된다.In addition, as a 3rd predetermined value, it is the "0.59-0.1" (= 0.49) wavelength of the wavelength (lambda) O in the atmosphere of the microwave which propagates in consideration of empirical safety coefficient. Here, as shown in Equation 4 below, the inner diameter D3 is set to a value of 0.49 × lambda O or less.

D3 ≤ λO (0.59 - 0.1) ………식 4D3 ≦ λ O (0.59-0.1)... … … Equation 4

이 조건을 만족시킴으로써, 모드 변환 후의 동축 도파관(62) 내를 전파하는 마이크로파의 진동 모드를 TEM 모드만으로 할 수 있는, 즉, 그 밖의 진동 모드가 혼재하지 않는 상태로 할 수 있다.By satisfying this condition, the vibration mode of the microwaves propagating in the coaxial waveguide 62 after the mode conversion can be set only to the TEM mode, that is, the other vibration modes can not be mixed.

식 4에 도시된 조건식은, 다음과 같이 구하여진다. 즉, TEM 모드 외에 원형 도파관(동축 도파관이 아님)으로 가장 전파하기 쉬운 모드는, 전파 계수가 높은 쪽으로부터 TE11 모드이며, 그 경우의 차단 주파수(fc)는 이하의 식이 된다.The conditional formula shown in Formula 4 is calculated | required as follows. In other words, the mode which is most likely to propagate in the circular waveguide (not the coaxial waveguide) other than the TEM mode is the TE11 mode from the higher propagation coefficient, and the cutoff frequency fc in this case is given by the following equation.

Fc = 1.841 / 2πr√(με) Fc = 1.841 / 2πr√ (με)

여기서, 상기 fc, r, μ, ε는 각각, 차단 주파수, 원형 도파관의 반경, 대기 중의 투자율(透磁率), 대기중의 유전율이다.Are the cutoff frequency, the radius of the circular waveguide, the permeability in the air, and the permittivity in the air, respectively.

이 식을 변형하면, r = 0.295 λO(λO：전자파의 대기 중에서의 파장)이 되고, 원형 도파관의 직경은 2r = 0.59 λO이 된다.When this equation is modified, r = 0.295 lambda O (λ O : wavelength in the atmosphere of the electromagnetic wave), and the diameter of the circular waveguide is 2r = 0.59 lambda O.

여기서, λO보다 파장이 긴 전자파를 이용하면, TEM 모드만이 전파되게 된다. 또한, 원형 도파관을 동축 도파관으로 보면, 2r ≒ 2r1 = D3 ≤ 0.59 λO의 조건 하에서 TEM 모드만이 전파되게 된다. 또한, 경험적인 안전 계수를 고려하면, ‘D3 ≤ (0.59 - 0.1) λO’이 되어 상기 식 4가 도출된다.Here, when an electromagnetic wave having a wavelength longer than λ O is used, only the TEM mode propagates. In addition, when the circular waveguide is viewed as a coaxial waveguide, only the TEM mode propagates under the condition of 2r ≒ 2r1 = D3 ≤ 0.59 λ O. In addition, taking into account the empirical safety factor, 'D3 ≤ (0.59-0.1) λ O ' can be obtained.

그 결과, 외측 도체(70)의 내경(D3：(2 × r1))을 최대 60 mm로 할 수 있고, 또한, 중심 도체(68)의 외경(2 × r2)을 30 mm 정도로 할 수 있으며, 중심 도체(68)의 두께를 2 mm로 하면, 그 내경(D2)을 26 mm로 할 수 있다.As a result, the inner diameter D3 ((2 x r1)) of the outer conductor 70 can be up to 60 mm, and the outer diameter (2 x r2) of the center conductor 68 can be set to about 30 mm, When the thickness of the center conductor 68 is 2 mm, the inner diameter D2 can be 26 mm.

또한, 바람직하게는, 제 2 기준으로서 하기 식 5에 도시한 바와 같이, 모드 변환기(82)와 동축 도파관(62)을 포함하는 전체 길이(H2)를, 마이크로파의 대기 중 의 파장(λO)의 1/4 파장의 홀수배로 설정하는 것이 바람직하다.Further, preferably, as shown in Equation 5 below as a second reference, the total length H2 including the mode converter 82 and the coaxial waveguide 62 is a wavelength λ O in the atmosphere of the microwave. It is preferable to set to an odd multiple of 1/4 wavelength of.

H2 = 1/4 × λO × (2n - 1) ………식 5H2 = 1/4 x lambda O x (2n-1)... … … Equation 5

n : 양의 정수n: positive integer

높이(H2)는, 구체적으로는, 모드 변환기(82)의 천장의 구획벽(82A)과 도파함(66)의 천장판과의 사이의 거리이다. 이 제 2 기준을 만족시킴으로써, 동축 도파관(62) 내를 진행하는 진행파와 평면 안테나 부재(54)측으로부터의 반사파를 효율적으로 상쇄시킬 수 있다.The height H2 is specifically, the distance between the partition wall 82A of the ceiling of the mode converter 82 and the ceiling plate of the waveguide 66. By satisfying this second criterion, the traveling wave traveling in the coaxial waveguide 62 and the reflected wave from the planar antenna member 54 side can be effectively canceled.

또한, 더욱 바람직하게는, 제 3 기준으로서 하기 식 6에 도시한 바와 같이, 모드 변환기(82)로 들어가는 마이크로파의 진행 방향의 내측에 위치하는 단면(도 5의 좌단면), 즉, 단락판(82B)과 접합부(104)의 해당측의 원추면의 중간점과의 사이의 거리(H4)가, 마이크로파의 대기압 중의 파장(λO)의 1/2 파장의 정수배의 길이로 설정되는 것이 바람직하다.More preferably, as shown in Equation 6 below as a third reference, a cross section (left end surface of FIG. 5) located inside the traveling direction of the microwaves entering the mode converter 82, that is, a shorting plate ( It is preferable that the distance H4 between 82B) and the intermediate point of the conical surface of the corresponding side of the junction part 104 is set to the length of integer multiple of 1/2 wavelength of the wavelength (lambda) O in atmospheric pressure of a microwave.

H4 = 1/2 × λO × n ………식 6H4 = 1/2 x lambda O x n... … … Equation 6

n : 양의 정수n: positive integer

여기서, 접합부(104)의 원추 형상의 경사면의 중간점의 위치는, 동축 도파관(62)의 통 형상의 외측 도체(70)의 수직 방향의 연장선 상에 위치하도록 되어 있다.Here, the position of the intermediate point of the conical inclined surface of the junction part 104 is located on the extension line of the perpendicular direction of the cylindrical outer conductor 70 of the coaxial waveguide 62.

이 제 3 기준을 만족시킴으로써, 도파관(84) 내로부터 전파되는 진행파와, 모드 변환기(82)의 단락판(82B)에서 반사되는 반사파가 동기하여 효율적으로 합성 되고, 그 합성 전파가 아래 방향의 동축 도파관(62)을 향하여(90도로 진행 방향을 바꾸어) 진행될 수 있다.By satisfying this third criterion, the traveling wave propagated from within the waveguide 84 and the reflected wave reflected from the shorting plate 82B of the mode converter 82 are efficiently synthesized in synchronism, and the combined propagation is coaxial in the downward direction. It may proceed towards waveguide 62 (by changing the direction of travel at 90 degrees).

이상의 바와 같이, 상기 제 1 기준을 만족시킴으로써, 마이크로파에 관한 기본적인 성능을 유지하면서, 중심 도체에 형성되는 가스 통로(92)의 내경을 확대시킬 수 있다. 또한, 상기 제 2 및 제 3 기준을 만족시킴으로써, 상기 작용 효과를 보다 향상시킬 수 있다.As described above, by satisfying the first criterion, the inner diameter of the gas passage 92 formed in the center conductor can be enlarged while maintaining the basic performance with respect to the microwave. Moreover, the said effect can be improved further by satisfying the said 2nd and 3rd criterion.

이어서, 이상의 바와 같이 구성된 플라즈마 처리 장치(32)를 이용하여 실시되는 처리 방법(에칭 방법)에 대하여 설명한다.Next, a processing method (etching method) performed using the plasma processing apparatus 32 configured as described above will be described.

우선, 게이트 밸브(42)를 거쳐, 반도체 웨이퍼(W)가 반송 암(도시하지 않음)에 의해 처리 용기(34) 내에 수용된다. 리프터 핀(도시하지 않음)을 상하 이동시킴으로써, 반도체 웨이퍼(W)는 재치대(36)의 상면인 재치면에 재치된다.First, the semiconductor wafer W is accommodated in the processing container 34 by a transfer arm (not shown) via the gate valve 42. By vertically moving the lifter pin (not shown), the semiconductor wafer W is placed on a mounting surface which is the upper surface of the mounting table 36.

또한, 보조 가스 도입 수단(40)의 가스 공급 노즐(40A) 및 가스 도입 수단(90)의 가스 통로(92) 등을 거쳐, 처리 용기(34) 내에, 처리 태양에 따른 가스, 예를 들면 에칭 처리라면 에칭 가스가(성막 처리라면 성막용 가스가) 유량 제어되면서 공급된다. 가스 도입 수단(90)에서는, 공급해야 할 가스는 가스 공급계(100)를 흘러 동축 도파관(62)의 중심 도체(68)의 상단부에 설치된 가스 입구(94)로부터 가스 통로(92) 내로 들어가고, 가스 통로(92)를 흘러 내려간 후, 천판(48)에 설치된 관통 홀(78)의 하단부의 가스 출구로부터 처리 공간(S) 내에 도입된다. 그리고, 처리 용기(34) 내가 소정의 프로세스 압력, 예를 들면 0.01 ~ 수 Pa의 범위 내로 유지된다.Furthermore, the gas according to the process aspect, for example, etching in the process container 34 via the gas supply nozzle 40A of the auxiliary gas introduction means 40, the gas passage 92 of the gas introduction means 90, etc. In the case of a process, an etching gas (in the case of a film forming process, the film forming gas) is supplied while controlling the flow rate. In the gas introduction means (90), the gas to be supplied flows into the gas passage (92) from the gas inlet (94) provided at the upper end of the center conductor (68) of the coaxial waveguide (62) through the gas supply system (100), After flowing down the gas passage 92, it is introduced into the processing space S from the gas outlet of the lower end of the through hole 78 provided in the top plate 48. And the process container 34 inside is maintained in predetermined process pressure, for example, in the range of 0.01 to several Pa.

이와 동시에, 마이크로파 공급 수단(60)의 마이크로파 발생기(88)에서 발생된 TE 모드의 마이크로파가 도파관(84)을 거쳐 모드 변환기(82)로 전파되고, 여기에서 진동 모드가 TEM 모드로 변환된 후, 동축 도파관(62)을 거쳐 평면 안테나 부재(54)로 공급된다. 평면 안테나 부재(54)로부터 처리 공간(S)으로는, 지파재(64)에 의해 파장이 단축된 마이크로파가 도입된다. 이에 의해, 처리 공간(S) 내에 플라즈마가 발생되어 소정의 에칭 처리가 실시된다.At the same time, the TE mode microwave generated by the microwave generator 88 of the microwave supply means 60 propagates through the waveguide 84 to the mode converter 82, where the vibration mode is converted into the TEM mode, It is supplied to the planar antenna member 54 via the coaxial waveguide 62. Microwaves whose wavelength is shortened by the slow wave material 64 are introduced into the processing space S from the planar antenna member 54. As a result, plasma is generated in the processing space S, and a predetermined etching process is performed.

여기서, 마이크로파 발생기(88)로부터 발생된, 예를 들면 2.45 GHz의 마이크로파는, 상기한 바와 같이, 동축 도파관(62) 내를 전파하여 도파함(66) 내의 평면 안테나 부재(54)로 전파한다. 그리고, 원판 형상의 평면 안테나 부재(54)의 중심부로부터 주변부로 방사 형상으로 전파할 동안에, 평면 안테나 부재(54)에 형성된 다수의 마이크로파 방사 홀(56)로부터 마이크로파가 천판(48)을 투과하여, 평면 안테나 부재(54)의 직하의 처리 공간(S)에 도입된다. 이 마이크로파에 의하여 아르곤 가스 또는 에칭 가스가 여기되어 플라즈마화되고, 하방으로 확산되어 처리 가스를 활성화하여 활성종을 만든다. 그리고, 이 활성종의 작용에 의해 웨이퍼(W)의 표면의 박막이 에칭된다.Here, for example, 2.45 GHz microwave generated from the microwave generator 88 propagates in the coaxial waveguide 62 and propagates to the planar antenna member 54 in the waveguide 66 as described above. And while the radio wave propagates radially from the center part of the disk-shaped planar antenna member 54 to the periphery, microwaves permeate | transmit the top plate 48 from many microwave radiation holes 56 formed in the planar antenna member 54, It is introduced into the processing space S directly under the planar antenna member 54. Argon gas or etching gas is excited by this microwave, and it becomes plasma, diffuses downward, and activates a process gas to produce active species. The thin film on the surface of the wafer W is etched by the action of this active species.

여기서, 가스 통로(92)의 일부를 구성하는 천판(48)의 관통 홀(78) 내에는, 이 곳을 가스가 흐르므로, 마이크로파에 의한 전계에 의하여 플라즈마 이상 방전이 발생될 우려가 있다. 그러나, 본 실시예에서는, 천판(48)의 중앙부(중심 영역)의 상면측에 전계 감쇠용 오목부(52)가 설치되고, 해당 부분에서의 전계 강도를 감쇠시키고 있으므로(예를 들면, 대략 제로가 되도록 하고 있다), 플라즈마 이상 방전 의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.Here, since gas flows through the through hole 78 of the top plate 48 constituting a part of the gas passage 92, there is a fear that a plasma abnormal discharge is caused by an electric field by microwaves. However, in the present embodiment, the electric field damping concave portion 52 is provided on the upper surface side of the center portion (center region) of the top plate 48, and the electric field strength in the portion is attenuated (for example, approximately zero Generation of plasma abnormal discharge can be effectively prevented.

구체적으로는, 상술한 바와 같이, 식 1 및 식 2에 도시한 바와 같이, 전계 감쇠용 오목부(52)의 직경(D1)은, 마이크로파의 지파재(64) 중의 파장(λ)의 1/2의 정수배로, 또한 그 깊이(H1)는, 파장(λ)의 1/4의 홀수배로 설정된다(도 3 및 도 4 참조). 마이크로파의 주파수를 2.45 GHz, 천판(48) 및 지파재(64)를 구성하는 재료가 석영으로, 그 비(比)유전율이 3.8이라고 가정하면 λ = 62 mm가 되므로, 예를 들면, D1 = 31 mm, H1 = 15.1 mm로 설정될 수 있다.Specifically, as described above, as shown in Equations 1 and 2, the diameter D1 of the concave portion 52 for electric field attenuation is 1 / of the wavelength λ in the slow wave material 64 of microwaves. An integer multiple of 2 and the depth H1 are set to an odd multiple of 1/4 of the wavelength λ (see FIGS. 3 and 4). Assuming that the frequency of the microwave is 2.45 GHz, the material constituting the top plate 48 and the slow wave material 64 is quartz, and its specific dielectric constant is 3.8, λ = 62 mm. For example, D1 = 31 mm, H1 = 15.1 mm.

그리고, 도 4에 도시한 바와 같이, 전계 감쇠용 오목부(52)에는, 마이크로파의 반사파도 포함하여, 그 전체 둘레 방향 및 상하 방향으로부터 마이크로파가 전파된다. 이 때, 전체 둘레 방향으로부터 전파되는 마이크로파(Ex)에 관해서는, 상기 식 1을 만족시킴으로써, 서로 반대 방향의 마이크로파(Ex)가 상쇄된다. 또한, 상하 방향으로부터 전파되는 마이크로파(Ey)에 관해서는, 한 쪽이 반사파로 되어 있으므로, 상기 식 2을 만족시킴으로써, 서로 반대 방향의 마이크로파(Ey)가 상쇄된다. 그 결과, 해당 부분, 즉, 천판(48)의 중앙부에서의 전계 강도를 감쇠시킬 수 있고, 예를 들면 대략 제로가 될 때까지 감쇠시킬 수도 있다.And as shown in FIG. 4, the electromagnetic wave attenuation part 52 also contains the reflected wave of a microwave, and a microwave propagates from the whole circumferential direction and an up-down direction. At this time, regarding the microwave Ex propagated from the entire circumferential direction, by satisfying the above expression 1, the microwaves Ex in the opposite directions cancel each other. In addition, with respect to the microwave Ey propagating from the up-down direction, since one side is a reflected wave, by satisfying the above expression 2, the microwaves Ey in opposite directions are canceled out. As a result, it is possible to attenuate the electric field strength at the portion, i.e., the central portion of the top plate 48, or attenuate it until it becomes approximately zero, for example.

천판(48)의 관통 홀(78) 내 또는 중심 도체(68)의 하단부 근방의 전계 강도가 대략 제로가 되면, 해당 부분에서 플라즈마 이상 방전이 발생되는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 천판(48)이 국부적으로 고온으로 가열되지 않으므로, 천판(48)이 파손되는 것도 방지할 수 있다.When the electric field strength in the through hole 78 of the top plate 48 or near the lower end of the center conductor 68 becomes approximately zero, the occurrence of the plasma abnormal discharge in the corresponding portion can be prevented. Therefore, since the top plate 48 is not locally heated to a high temperature, the top plate 48 can be prevented from being damaged.

또한, 천판(48)의 관통 홀(78) 내에 다공질 부재(102)가 장착되어 있으므로, 이 다공질 부재(102)의 기능에 의해 처리 공간(S)에 도입되어야 하는 가스가 확산된 상태에서 처리 공간(S)에 도입될 수 있다. 또한, 처리 공간(S) 내에서 발생되고 있는 플라즈마 방전이 다공질 부재(102)로 저해되어, 관통 홀(78) 내로 회전하며 들어가는 것이 방지될 수 있다. 그 결과, 중심 도체(68)의 하단부를 씰링하는 씰 부재(80)가 플라즈마에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the porous member 102 is mounted in the through-hole 78 of the top plate 48, the processing space in the state where the gas to be introduced into the processing space S is diffused by the function of the porous member 102. Can be introduced in (S). In addition, the plasma discharge generated in the processing space S can be inhibited by the porous member 102, and the rotation of the plasma discharge into the through hole 78 can be prevented. As a result, the seal member 80 which seals the lower end of the center conductor 68 can be prevented from being damaged by the plasma.

또한, 필요한 가스가 가스 도입 수단(90)에 의해 천판(48)의 중심부로부터 공급되므로, 해당 가스가 처리 공간(S) 내의 주변부로 균등하게 확산된다. 이에 의해, 종래의 장치와 비교하여, 처리 공간(S)에서의 가스의 해리도의 균일성을 향상시킬 수 있다.In addition, since the required gas is supplied from the center of the top plate 48 by the gas introduction means 90, the gas is evenly diffused to the periphery in the processing space S. FIG. Thereby, the uniformity of dissociation degree of the gas in process space S can be improved compared with the conventional apparatus.

또한, 가스 도입 수단(90)뿐만 아니라, 처리 용기(34)의 측벽에 설치된 보조 가스 도입 수단(40)으로부터도 동종의 가스를 공급하면, 중심으로부터의 가스 확산과 주변으로부터의 가스 확산이 합성될 수 있다. 그 결과, 처리 공간(S)의 전역에 걸쳐 가스가 균일하게 확산됨으로써, 처리 공간(S)에서의 가스의 해리도의 균일성을 보다 향상시킬 수 있다.In addition, when the same kind of gas is supplied not only from the gas introduction means 90 but also from the auxiliary gas introduction means 40 provided on the side wall of the processing container 34, gas diffusion from the center and gas diffusion from the surroundings can be synthesized. Can be. As a result, the gas is uniformly spread over the entire processing space S, whereby the uniformity of dissociation degree of the gas in the processing space S can be further improved.

또한, 천판(48)의 중심부의 직하의 처리 공간(S)에서는 플라즈마 전계 강도가 감쇠되고 있는 점으로부터, 해당 부분에서는 플라즈마 방전이 발생되기 어렵다. 그러나, 그 주변부로부터 충분히 해리 가스가 보급되므로, 플라즈마 처리 자체에는 문제가 발생되지 않는다.In addition, since the plasma electric field intensity is attenuated in the processing space S directly below the center of the top plate 48, plasma discharge is unlikely to occur in this portion. However, since dissociation gas is sufficiently supplied from the periphery thereof, there is no problem in the plasma processing itself.

여기서, 천판(48) 중의 마이크로파의 전계 강도의 분포에 대하여, 실제로 측정하여 평가를 실시하였다. 그 평가 결과에 대하여 설명한다.Here, the distribution of the electric field intensity of the microwaves in the top plate 48 was actually measured and evaluated. The evaluation result is demonstrated.

도 7A는, 종래의 천판에 대한 마이크로파의 전계 강도 분포의 상태를 도시한 사진이다. 도 7B는, 본 실시예에 따른 천판(48)에 대한 마이크로파의 전계 강도 분포의 상태를 도시한 사진이다. 각각 이해를 용이하게 하기 위하여 모식도를 병기하고 있다.7A is a photograph showing a state of electric field intensity distribution of microwaves with respect to a conventional top plate. 7B is a photograph showing a state of electric field intensity distribution of microwaves with respect to the top plate 48 according to the present embodiment. In order to facilitate understanding, the schematic diagrams are written together.

도 7A에 도시한 바와 같이, 종래의 구조의 천판의 경우에는, 천판의 중심부에서 플라즈마의 전계 강도가 크게 나타나고 있다. 이에 대해, 도 7B에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 경우에는, 천판의 중심에서 플라즈마의 전계 강도는 대략 제로가 되어 있는 것을 확인할 수 있었다.As shown in Fig. 7A, in the case of the top plate of the conventional structure, the electric field intensity of the plasma is large at the center of the top plate. On the other hand, as shown in Fig. 7B, in the case of the present embodiment, it was confirmed that the electric field intensity of the plasma was approximately zero at the center of the top plate.

또한 여기서는, 플라즈마 처리 장치로서 플라즈마 에칭 장치를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 플라즈마 CVD 장치, 플라즈마 애싱 장치, 산화 장치, 질화 장치 등에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 막 두께 측정기가 필요에 따라 당연히 설치될 수 있다. In addition, although the plasma etching apparatus was described as an example as a plasma processing apparatus, it is not limited to this. The present invention can also be applied to a plasma CVD apparatus, a plasma ashing apparatus, an oxidation apparatus, a nitriding apparatus, and the like. Moreover, a film thickness meter can of course be installed as needed.

또한, 상기의 실시예에서는, 피처리체로서 반도체 웨이퍼를 예로 들어 설명 하였으나, 이에 한정되지 않는다. LCD 기판, 글라스 기판, 세라믹 기판 등에도 본 발명을 적용할 수 있다.In the above embodiment, a semiconductor wafer has been described as an example to be processed, but the present invention is not limited thereto. The present invention can also be applied to LCD substrates, glass substrates, ceramic substrates, and the like.

특히, 최근의 대형화된 LCD 기판에서는, 평면 안테나 부재의 복수의 개소에 마이크로파를 공급해도 좋다. 이에 의해, 대(大)면적의 처리 공간으로, 보다 균일한 플라즈마를 방전시킬 수 있다. 이 경우에도, 마이크로파가 공급되는 복수 개소의 각각에 본원 발명의 전계 감쇠용 오목부를 설치할 수 있다.In particular, in the recent enlarged LCD substrate, you may supply a microwave to several places of a planar antenna member. Thereby, a more uniform plasma can be discharged to the processing space of a large area. Also in this case, the concave portion for electric field damping of the present invention can be provided in each of a plurality of places to which microwaves are supplied.

Claims (9)

천장부가 개구되어 내부가 진공 배기 가능하게 이루어진 처리 용기와, A processing container in which the ceiling portion is opened so that the interior can be evacuated; 피처리체를 재치하기 위해 상기 처리 용기 내에 설치된 재치대와, A mounting table installed in the processing container for placing the object to be processed; 상기 천장부의 개구에 기밀하게 장착되어 마이크로파를 투과하는 유전체로 이루어진 천판과, A top plate made of a dielectric that is hermetically mounted to the opening of the ceiling and transmits microwaves; 상기 천판의 상면에 설치되어 마이크로파를 상기 처리 용기 내로 도입하기 위한 평면 안테나 부재와, A planar antenna member installed on an upper surface of the top plate to introduce microwaves into the processing container; 상기 평면 안테나 부재의 중심부에 접속된 중심 도체를 갖는 마이크로파 공급을 위한 동축 도파관을 구비한 플라즈마 처리 장치에 있어서, In the plasma processing apparatus provided with the coaxial waveguide for microwave supply which has a center conductor connected to the center part of the said planar antenna member, 상기 중심 도체와 상기 평면 안테나 부재의 중심부와 상기 천판의 중심부를 관통하도록 가스 통로가 형성되어 있고, A gas passage is formed through the center conductor, the center of the planar antenna member, and the center of the top plate; 상기 천판의 중심 영역의 상면측에, 상기 천판의 중심부의 전계 강도를 감쇠시키기 위한 전계 감쇠용 오목부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.An electric field attenuation recess for attenuating the electric field strength at the center of the top plate is provided on the upper surface side of the center region of the top plate. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 천판의 중심부의 전계 강도는 제로가 될 때까지 감쇠되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.And the electric field strength at the center of the top plate is attenuated until it becomes zero. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 평면 안테나 부재의 상면측에 상기 마이크로파의 파장을 단축시키기 위한 판 형상의 지파재(遲波材)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.And a plate-shaped slow wave material for shortening the wavelength of the microwaves on an upper surface side of the planar antenna member. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 전계 감쇠용 오목부는 원통형으로 형성되어 있고, The electric field damping concave portion is formed in a cylindrical shape, 상기 전계 감쇠용 오목부의 직경(D1)은 상기 마이크로파의 상기 지파재 중의 파장(λ)의 1/2의 정수배이고, 또한, 상기 전계 감쇠용 오목부의 깊이(H1)는 상기 파장(λ)의 1/4의 홀수배인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The diameter D1 of the concave portion for electric field damping is an integer multiple of 1/2 of the wavelength? In the slow wave material of the microwave, and the depth H1 of the concave portion for electric field damping is 1 of the wavelength? An odd multiple of / 4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 가스 통로의 가스 출구측에, 상기 처리 용기 내로 가스를 확산시키기 위한 다공질 부재가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.And a porous member for diffusing gas into the processing container at a gas outlet side of the gas passage. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 중심 도체의 선단부가 상기 평면 안테나 부재의 중심부를 관통하여 상기 천판의 상면까지 연장되어 있고, The front end of the center conductor extends through the central portion of the planar antenna member to the top surface of the top plate, 상기 중심 도체의 선단부와 상기 천판의 상면의 사이에 씰 부재가 개재되어 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.And a sealing member is interposed between the distal end of the center conductor and the upper surface of the top plate. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 마이크로파의 주파수는 2.45 GHz이며, The frequency of the microwave is 2.45 GHz, 상기 가스 통로의 직경은 적어도 16 mm인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The diameter of the gas passage is at least 16 mm. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 처리 용기의 측벽을 관통하여 설치된 가스 도입 노즐을 갖는 보조 가스 도입 수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.And an auxiliary gas introduction means having a gas introduction nozzle provided through the side wall of the processing container. 천장부가 개구되어 내부가 진공 배기 가능하게 이루어진 처리 용기와, A processing container in which the ceiling portion is opened so that the interior can be evacuated; 피처리체를 재치하기 위해 상기 처리 용기 내에 설치된 재치대와, A mounting table installed in the processing container for placing the object to be processed; 상기 천장부의 개구에 기밀하게 장착되어 마이크로파를 투과하는 유전체로 이루어진 천판과, A top plate made of a dielectric that is hermetically mounted to the opening of the ceiling and transmits microwaves; 상기 천판의 상면에 설치되어 마이크로파를 상기 처리 용기 내로 도입하기 위한 평면 안테나 부재와, A planar antenna member installed on an upper surface of the top plate to introduce microwaves into the processing container; 상기 평면 안테나 부재에 접속된 중심 도체를 갖는 마이크로파 공급을 위한 동축 도파관을 구비한 플라즈마 처리 장치에 있어서, A plasma processing apparatus comprising a coaxial waveguide for microwave supply having a center conductor connected to the planar antenna member, 상기 중심 도체와 상기 평면 안테나 부재와 상기 천판을 관통하도록 가스 통로가 형성되어 있고, A gas passage is formed to penetrate the center conductor, the planar antenna member, and the top plate; 상기 천판의 상면측에, 상기 천판의 전계 강도를 감쇠시키기 위한 전계 감쇠용 오목부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.An upper surface side of the top plate is provided with an electric field damping recess for attenuating the electric field strength of the top plate.
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